زینتر پودر

زینتر پودر یکی از فرآیندهای شکل دهی پودرهای فلزی است که با هدف افزایش استحکام و یکپارچگی ساختاری پودرهای فلزی انجام می شود. فرآیند تف جوشی در متالورژی به دنبال ذوب پودرهای فلزی همراه با مواد دیگر مانند عناصر آلیاژی ، با استفاده از عملیات حرارتی در یک کوره با انواع مختلف از محدوده دمایی انجام می شود. دمای زینترینگ همیشه زیر نقطه ذوب مواد است تا از ذوب شدن مواد جلوگیری شود.

زینترینگ پودر

فرآیند زینتر پودر در متالورژی دارای سه مرحله هست. مرحله اول زینتر پودر فلز شامل حرارت دادن مواد در کوره با نرخ دمایی ای است که باعث ایجاد ساختارهای مارتنزیتی و کریستالی می شود. در این مرحله فشرده سازی کامل اتفاق نمی افتد. زیرا دمای تف جوشی به اندازه کافی برای ذوب ذرات بالا نیست. یکپارچه سازی مواد را می توان از طریق روش های مختلفی مانند استفاده از ابزارهایی برای فشردن مواد به هم و یا لیزرهای پرینت سه بعدی که می توانند پودرها را ذوب کنند، انجام داد.

ذرات را همچنین می توان با جوش سرد به هم وصل کرد تا به پودر استحکام فشردگی کافی برای بقیه فرآیند زینترینگ بدهد. در مرحله میانی زینتر پودر چگالی ذرات افزایش می یابد و در نهایت با هم ادغام می شوند. دو روش متداول برای دستیابی به این امر، تف جوشی فاز مایع گذرا و تف جوشی فاز مایع پایا است. اگر پودر فشرده تف جوشی شامل آهن باشد ، از زینترینگ فاز مایع گذرا استفاده می شود. در روش فاز مایع پایا، مواد مایع مانند کاربیدهای سیمانی اضافه می شوند و به داخل منافذ باز و ترک ها جریان پیدا می کنند و مواد را بیشتر به یکدیگر متصل می کنند.

در مرحله نهایی زینتر پودر ، مواد پودر زینترینگ اصلی به شکل جامد تبدیل شده اند. در مرحله نهایی زینترینگ پایا فاز مایع، افزودنی مایع و چسبنده بیشتری به هر شکاف یا منافذ باز جریان می یابد و حجم فشرده شده را به خوبی به هم متصل می کند.

مراحل زینترینگ پودر

تفاوت زینتر پودر و ذوب کردن

یکی از بزرگترین تفاوت های ذوب کردن و زینتر پودر ، مایع شدن مواد است. ماده ای که در حال ذوب شدن است به دمای کافی برای تبدیل شدن از فاز جامد به فاز جامد می رسد و ماده انرژی حرارتی کافی برای انتقال بین حالت های انرژی را به دست می آورد. اما ماده ای که در حال زینتر شدن است با استفاده از ترکیبی از گرما و فشار بدون عبور از آستانه انرژی مورد نیاز برای تبدیل شدن به مایع ، فشرده می‌شود.

یکی دیگر از تفاوت های زینتر پودر و ذوب کردن ، کاربردهای آن ها می باشد. به عنوان مثال یکی از کاربردهای تف جوشی ، اتصال ذرات فلزی به یکدیگر است. همچنین برخی از دستگاه های پرینت سه بعدی با تف جوشی فلزات عمل می کنند. زینترینگ یک فلز برای پرینت سه بعدی می تواند به صرفه جویی در انرژی در مقایسه با ذوب همان فلز کمک کند و امکان کنترل و استحکام بیشتر را فراهم می کند، زیرا این ماده کاملاً مایع نمی شود. تف جوشی همچنین می تواند برای کاهش تخلخل سطح یک جسم مورد استفاده قرار گیرد به طوری که می تواند خواص خاصی از مواد را افزایش دهد.

زینترینگ در چاپ سه بعدی

از سوی دیگر، ذوب کردن بسته به نوع ماده ذوب شده و دلیل ذوب آن، کاربردهای زیادی دارد. فرآیند مایع شدن فلز معمولاً هنگام اتصال دو فلز استفاده می شود (مشابه تف جوشی). یکی از کاربردهای ذوب، مایع کردن کامل آلیاژ فلزی برای تبدیل آن به شکل جدید یا تغییر برخی از خصوصیات فیزیکی آن است.

به عنوان مثال، گرم کردن فولاد مغناطیسی می تواند باعث شود که فولاد مغناطیس خود را با برهم زدن تراز ساختار اتمی فلز از دست بدهد. با این حال، برای اکثر فلزات مغناطیسی شده، نیاز نیست آهنربا کاملاً ذوب شود تا خواص مغناطیسی آن از بین برود بلکه فقط باید به دمای کوری خود برسد. در اکثر کاربردهای ساخت، ذوب کردن بیشتر برای ذوب دو جسم یا اصلاح یک فلز استفاده می شود تا تغییر خواص جسم.

زینترینگ در متالورژی پودر

متالورژی پودر یکی از فرآیندهای تولید و قالبگیری قطعات فلزی است که با استفاده از پودر و فشرده سازی آن ، شکلدهی و زینتر پودر به منظور ساخت قطعات با استحکام بالا انجام می شود. به طور کلی استفاده از متالورژی پودر بر محدودیت بسیاری از روش های ساخت دیگر مانند نورد ، ریخته گری، اکستروژن و فورج غلبه کرده است. به عنوان مثال نقطه ذوب فلزاتی مانند تنگستن و مولیبدنن بسیار بالا است و ریخته گری آن دشوار است. لازم به ذکر است که قطعاتی که امکان تولید با روش های ذکر شده را ندارند، با کمک فناوری متالورژی پودر تولید می شوند.

قطعات تولید شده با فرآیند متالورژی پودر

عموما قطعات پس از فرآیند زینتر پودر به عملیات تکمیلی ماشینکاری و یا عملیات حرارتی نیازی ندارند. این روش به منظور ساخت قطعات فلزاتی که نقطه ذوب بالایی دارند، بسیار مناسب است.

زینتر پودر را می توان برای بیشتر فلزات انجام داد، به ویژه فلزات خالص در خلاء که در آن آلودگی سطحی رخ نمی دهد. هنگام زینترینگ یک پودر فلزی ، مانند پودر آهن، تحت فشار اتمسفر، باید از گاز محافظ استفاده شود. زینتر پودر فلزی برای طیف وسیعی از کاربردها از ساخت بلبرینگ و جواهرات گرفته تا لوله های حرارتی و حتی پوسته های تفنگ ساچمه ای استفاده می شود. تف جوشی همچنین یکی از معدود گزینه های قابل استفاده برای تولید با موادی است که نقطه ذوب بالایی دارند (مانند کربن، تانتالوم و تنگستن).

هزینه زینتر پودر

اگر چه با فرآیند زینتر پودر می توان قطعات پیچیده را حتی در تیراژ بالا نیز تولید کرد اما تولید پودر اولیه و استفاده از پرس و قالب هزینه بالایی دارد. در نتیجه هزینه زینتر کردن در متالورژی پودر بسیار بالا می باشد.